Жидкая фаза инвертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических месторождений

Изобретение относится к области инвертных буровых растворов для освоения геологических месторождений, более конкретно, к жидкой фазе инвертного бурового раствора типа вода в масле.Известно использование масляной фазы на основе масел сложных эфиров(эстролей). Так, патенты США Не 4374737 и 4481121 описывают бурильные жидкости на основе масел, использующие незагрязняющие окружающую среду масла. В качестве незагрязняющих среду масел предлагаются одновременно и без указания сравнительных преимуществ как свободные от ароматических фракций фракции перегонки нефти,так и растительные масла типа масла земляного ореха, соевое масло, льняное масло,кукурузное масло, рисовое масло, а также масла животного происхождения, например,китовый жир. Все эти эфирные масла растительного и животного происхождения являются триглицеридами природных жирных кислот, которые, как известно, не загрязняют окружающую среду и по сравнению с углеводородными фракциями даже свободными от ароматических углеводородов - имеют преимущества с точки зрения экологии.Лежащие в основе изобретения исследования показали, что рассмотренное в известном уровне техники применение легко разлагаемых масел растительного и/или животного происхождения из практических соображений рассматриваться не может. Реологические свойства таких масляных фаз для диапазона температур от 0-5 С до 250 С И более при этом не достигаются.В патенте США Не 4481121 упоминается в общей части описания на пригодную для использования масляную фазу кроме триглицеридов также коммерческого продукта под маркой Аризона 208 фирмы Аризона Кемикал Компани в Уэйне, Штат НьюДжерси, который представляет собой сложный эфир изооктилового одноатомного спирта и очищенных кислот таллового масла. Впервые указанный здесь сложный эфир из одноосновного спирта и одноосновных карбоновых кислот представлен какравноценный триглицеридам естественного происхождения и/или свободными от ароматических фракций углеводородными фракциями.Какие-либо воспроизводимые примеры использования такого сложного эфира из однофункциональных компонентов в указанном патенте США отсутствуют.Указание описанного ниже изобретения исходит из представления, что действительно возможно изготовить бурильные растворы для скважин этого типа на основе эфирных масел с высокими экологическими качествами, которые при хранении и эксплуатации равноценны лучшим известным инверсным промывочным системам на основе минеральных масел,однако имеют добавочное преимущество в смысле отсутствия загрязнения окружающей среды. Изобретение при этом основано на двух существенных идеях.Известные триглицериды в форме природных масел непригодны для получения свободных от минеральных масел инверсных буровых растворов, а полученные на основе этих масел или жиров сложные эфиры однофункциональных карбоновых кислот с однофункциональными спиртами являются применимыми.Эстероли описанного здесь рода при использовании на практике ведут себя не так,как использовавшиеся ранее фракции минеральных масел на основе чистых углеводородов. Эти эстероли из многофункциональных компонентов при практическом использовании частично гидролизуются. При этом образуются свободные жирные кислоты. Они опять реагируют с всегда имеющимися в бурильных системах этого рода щелочными компонентами, например, со щелочным резервом для защиты от коррозии - с образованием соответствующих солей. Соли сильно гидрофильных оснований и часто встречающихся в жирах и маслах естественного происхождения кислот с 16-24 углеродными атомами в молекуле являются,как известно, веществами, которые способствуют получению и стабилизацииводомасляных эмульсий. Промышленность моющих средств широко использует это свойство. Известна жидкая фаза инвертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических Месторождений,содержащая углеводородную фазу,включающая Нефтепродукт, например,дизельное топливо, сложный эфир ненасыщенной высшей кислоты и моноатомного спирта, И дисперсную фазу (см. а. с. СССР Не 1361165 МКИ С 09 К 7/02,1987)Недостатком известной жидкой фазы является наличие в ней нефтепродукта,который отрицательно сказывается на окружающей среде, в частности, при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.Достигаемым техническим результатом изобретения является исключение вредного влияния инвертного бурового раствора типа вода в масле на окружающую среду, в частности, при освоении месторождений нефти и/или газа на материковом шельфе.Достигаемый результат обеспечивается предлагаемой жидкой фазой инвертного бурового растворатипа вода в масле, содержащей углеводородную фазу, включающую по меньшей мере один сложный эфир и дисперсную водную фазу за счет того, что в качестве по меньшей мере одного сложного эфира углеводородная фаза содержит эфир моноатомного спирта с 2- 12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 1216 угдеродными атомами, обладающей текучестью в интервале температур от 0 до 5 С, при следующем соотношении компонентов, масуглеводородная фаза 55-95 дисперсная водная фаза 5-45причем в области температур от 0 до 5 С эфир имеет определенную при 50 С вязкость по Брукфильду не более чем 50 мПа и температуру кристаллизации ниже - 1 ОС,при этом температуру вспышки выше 100 С.Содержащийся в предлагаемой жидкой фазе сложный эфир может представлять собой индивидуальное соединение или смесь сложных эфиров идентичной или различнойварианту изобретения эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами содержит в качестве монокарбоновой кислоты линейную кислоту растительного происхождения на основе производных триглицеридов кокосового и пальмового масла.Согласно другому предпочтительному варианту изобретения эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами содержит в качестве спиртового остатка эфира моноатомный спирт с 4 -1 О алифатическими линейными и/ или разветвленными атомами углерода, Согласно дальнейшему развитию изобретения предлагаемая жидкая фаза дополнительно содержит эфир моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и монокарбоновой кислоты с 16-24 углеродными атомами, имеющей одну или несколько двойных связей. Эти сложные эфиры сами по себе преимущественно имеют точку застывания ниже минус 1 ОС и в особенности ниже минус 15 С. Благодаря размеру молекулы их точка вспышки имеет желательную величину, т.е. выше 100 С. Кроме того, их вязкость по Брукфильду в диапазоне температур 0-5 С составляет не более чем 50 МПа.Содержание упомянутых сложных эфиров ненасыщенных монокарбоновых кислот в предлагаемой жидкой фазе составляет не более 49 от массы углеводородной фазы.Известные буровые растворы, содержащие предлагаемую жидкую фазу, имеют следующую реологическую характеристику пластическая вязкость (РУ) в диапазоне от примерно 10 до 60 МПа, предпочтительно от 15 до 40 МПа, предел текучести (УР) в диапазоне от 5 до 40 фунтов/ 1 00 фут 2, предпочтительно от 10 до 25 фунтов / 100 футов 2 определенные при 50 С. Для определения этих параметров и используемых при этомМТОДИК, а ТЗКЖС ДЛЯ ПРИРОДЫ И содержания ЩСЛСВЫХ добавок В ТЗКИХ ИНВСрСНЫХ бУрОВЫХрастворахдействуютуказанияуровнятехники,которые подробно описаны в справочнике Маниа 1 оГВг 1111 п 3 Пик Тес 1 шо 1 о 3 уинофирмь 1 Бэройд Дриллинг Флюидз Инк, в особенности в главах Мис 1 Тезтшз -1 оо 1 апа Тесшпоиез, атакже О 11 М 11 с 1 Тес 1111 о 1 о 3 уИзобретение иллюстрируется следующими примерами.230 мл перегнанного сложного гексиловогоэфира лауриновой кислоты, имеющего точку вспышки выше 165 С, предел текучести ниже минус 5 С, плотность (20 С) от 0,857 до 0,861 г/см 3 йодное число И кислотное число каждое ниже 1, содержание воды ниже 0,3 и следующую вязкоть по Брукфильду (в МПа) минус 5 С 22,5-25,5 2 С 15-18, 5 С, 15-18 10 С примерно 15, 20 С 12-14, И 26 мл воды применяют для получения инвертного бурового раствора типа вода в масле, который содержит следующие целевые добавки 6 г органофильного бентонита (торговый продукт СЕЬТОЫЕ фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк) 6 г органофильного лигинта(торговый продукт ВПКАТОЫЕ фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк)1 г извести 6 г эмульгатора типа вода в масле (торговый продукт ЕЕ-МПЬ фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк) 345 г барита 9,2 г хлорида кальция в виде дигидрата.Известным образом определяют пластическую вязкость (РУ), предел текучести(УР), а также количество образовавшегося геля в фунтах/ 100 фут 2 через 10 сек и 10 мин. При этом вязкость измеряют при 500 при помощи вискозиметра Рани - 35 фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк. Измерения производят как на свежем материале, так И на материале, прошедшем старение обработкой в течение 16 часов при 125 С в служащей в качестве автоклава вращающейся печи.Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в таблице 1.Пример 2 Повторяют пример 1 с той разницей,что готовят инвертный буровой раствор следующего состава 184 мл сложного эфира 10 мл воды 2 г органофильного бентонита (торговый продукт СЕЬТОЫЕ фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк) 20 г органофильного лигнита (торговый продукт ВПКАТОЫЕ фирмы Бэройд Дриллинг Флюида Инк) 1 г извести 10 г эмульгатора типа вода в масле(торговый продукт ЕЕ-МНЬ фирмы Бэройд Дриллинг Флюидз Инк.) 568 г барита 4,8 г хлорида кальция в виде дигидрата. Данные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в таблице 2.Количество образовавшегося геля фунты/ 100 футов 2230 мл смеси сложных эфиров 2 этилгексанола И в основном насыщенных жирных кислот на основе пальмового масла состава (вес.) 3,5-4,5 Св, 3,5-4,5 СЮ 65-70, СИ 20-24, СИ примерно 2 С) 0,3-1 С, имеющей точку вспышки выше 165 С, предел текучести ниже минус 10 С, плотность при вспышке 20 С 0,86 г/смз, кислотное ЧИСЛО ниже 0,3 и следующую вязкость по Брукфильду (МПа) минус 5 С 20-22,0 С 16-18 5 С 14-15,10 С,примерно 11,20 С 7-9 , И 26 мл воды применяют для получения инвертного бурового раствора типа вода вмасле, который содержит следующие целевые добавки 6 г эмульгатора ОЕЬТОЫЕ (торговый продукт заявителя - Бэройд) 6 г органофильного бентонита вь 1 шеуказанного торгового продукта СЕЬТОМЕ 12 г органофильного лигнита вышеуказанного торгового продукта ВПКАТОЫЕ 1,5 извести 6 г эмульгатора вышеуказанного торгового продукта ЕЕ-МНЬ 346 г барита 9,2 г хлорида кальция в виде дигидратаДанные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в таблице 3.Повторяют пример 3 с той разницей, что готовят инвертный буровой раствор следующего состава 350 мл вышеуказанногосложного эфира, 20 г эмульгатора вышеуказанного торгового продукта ЕЕ-МПЬ, 4456Зг органофильного лигнита вышеуказанного торгового продукта ВПКАТОЫЕ, 4 г извести,6 г органофильного бентонита вь 1 шеуказанного торгового продукта СЕЬТОЫЕ, 234 мл воды, 99 г хлорида кальция в виде дигидрата, 150 г баритаДанные по свойствам свежего материала и прошедшего старение материала сведены в таблице 4.1.Жидкая фаза инвертного бурового раствора типа вода в масле для освоения геологических месторождений, содержащая углеводородную фазу, включающую сложный эфир, и дисперсную водную фазу, отличающаяся тем, что в качестве углеводородной фазы, включающей сложный эфир, она содержит эфиры моноатомного спирта с 2-12 алифатическими углеродными атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами,обладающий текучестью в интервале температур от 0 до 5, при следующем сооношении компонентов, мас. сложный эфир моноатомных спиртов с 2-12 алифатическими углероднь 1 мм атомами и алифатически насыщенной монокарбоновой кислоты с 12-16 углеродными атомами 55-95 дисперсная водная фаза 5-45 причем в области температур от 0 до 5 С эфир имеет вязкость по Брукфильду не более 50 мПа и температуру кристаллизации ниже100 С. 2 Жидкая фаза по п.1, отличающаяся